Um estudo para aprimorar o processo de obtenção de compósitos de matriz metálica, realizado por pesquisadores da Universidade Federal da Paraíba (UFPB), rendeu ao grupo uma patente de invenção concedida recentemente pelo Instituto Nacional de Propriedade Industrial (Inpi). O pedido de patente para a invenção “Dispositivo para obtenção de compósitos de matriz metálica alumínio/quasicristal via sinterização por um meio superaquecido” havia sido depositado no ano de 2019, por meio da Agência UFPB de Inovação Tecnológica (Inova), órgão responsável por proteger patentes e demais registros de Propriedade Intelectual de pesquisadores da universidade.

Com o parecer do Inpi, emitido em novembro de 2024, a carta-patente (BR 102019017529-0) foi atribuída aos inventores William da Silva Machado e Maria Aline Martins Gonzaga, estudantes do curso de graduação em Engenharia de Materiais, e os docentes Tibério Andrade dos Passos e Rodinei Medeiros Gomes, que desenvolveram o trabalho no Laboratório de Solidificação Rápida, do Centro de Tecnologia (CT).

A ideia era aproveitar uma energia dissipada para promover um processo de produção de outro material. Para ilustrar o que seria exatamente essa energia desperdiçada, vale relembrar um antigo hábito em muitas residências: o de secar camisas ou toalhas atrás da geladeira. Neste caso, a energia térmica que está sendo dissipada, sem aproveitamento, serve para esquecer a roupa. No caso do Laboratório de Solidificação Rápida, os pesquisadores aproveitaram, então, o processo de fusão do alumínio – metal que produz muita energia, chegando a 660 ºC de temperatura – para criar uma pastilha feita a partir do cobre. Foi criado, assim, um processo inovador de obtenção de compósitos (mistura de diferentes materiais) de matriz metálica, com menor custo de produção.

Segundo Tibério, a busca de melhorias nas propriedades desses elementos é uma constante na área de Engenharia de Materiais, que recorre à relação custo-benefício e à relação resistência-peso. Assim, quanto mais leve o material, para a mesma aplicação, melhor, já que vai gastar menos energia e ser mais fácil de transportá-lo. Basta reparar, por exemplo, na evolução de objetos que usamos no dia a dia, como ferros de passar roupa, atualmente muito mais leves e, portanto, mais fáceis de manusear. Isso porque, ao longo do tempo, a indústria foi experimentando diversas possibilidades, a fim de diminuir custos de produção, resultando no aperfeiçoamento de processos de produção e na inovação dos materiais utilizados na fabricação desses eletrodomésticos.

Na pesquisa desenvolvida na UFPB, os inventores aproveitaram a energia térmica que estava sendo gerada na fusão do alumínio (líquido superaquecido) para sinterizar uma pastilha de cobre, a partir do uso da técnica da metalurgia em pó. Essa sinterização, processo de transformar partículas em pó em um material sólido, levaria cerca de três horas e meia para ser concluída, mas foi realizada em cinco minutos. 

Essa economia de tempo foi possível graças à transferência da energia térmica gerada no contato desse compósito em pó compactado, dentro de um molde, com o recipiente onde está o líquido superaquecido, durante a solidificação do metal. “No final, produzo dois resultados em um: uma peça de alumínio e um outro material, obtido com a energia dissipada”, explicou o pesquisador Tibério Passos. 

Ele ressalta que a patente foi concedida pela inovação tecnológica em um processo, já que não foi criado um produto específico, mas uma forma inédita de gerar determinado produto. Após a concessão da carta-patente, que tem a validade de 20 anos – prazo contado a partir do depósito em 2019 – o pesquisador seguirá realizando experimentos com o objetivo de aperfeiçoar o processo de sinterização, para descobrir quanto (graus por segundo) foi fornecido de energia dissipada no processo de solidificação do alumínio. “Agora vamos analisar mais o sistema, por meio de simulações, para vermos como ele se comporta em uma escala maior, por exemplo”, informou o docente.

A pesquisa deve seguir até o final do primeiro semestre deste ano. Só após o aprofundamento do estudo será possível visualizar possíveis aplicações pela indústria, com a transferência da tecnologia criada na UFPB. Assim, por exemplo, uma siderúrgica poderia aproveitar o processo de produção de aço, que dissipa muita energia térmica. Ao produzir barras para serem utilizadas na construção civil, por exemplo, poderia, simultaneamente, produzir outras peças mecânicas, a partir do aproveitamento do calor gerado na fusão do aço.

Mais informações:
Professor Tibério Passos
Laboratório de Solidificação Rápida/CT/UFPB
tiberio.passos@academico.ufpb.br